L'inverter NPC in azionamenti di MT per motori asincroni - DimacReD

3.1 Effetti negativi per alimentazione PWM
L‟alimentazione con tensioni PWM genera disturbi e problematiche al motore asincrono e
all‟impianto elettrico. Questi effetti negativi per alimentazione PWM sono stati oggetto di studio
per anni, nel seguito verranno presentati brevemente [2-8].
Sovratensioni ai morsetti del motore
Le sovratensioni ai morsetti del motore sono causate dagli elevati gradienti dv/dt delle tensioni
PWM durante le commutazioni delle valvole, inoltre sono favorite se l‟inverter alimenta il motore
attraverso un lungo cavo. L‟impulso di tensione PWM con alto gradiente dv/dt si propaga attraverso
il cavo come le onde nelle linee di trasmissione, generando sovratensioni ai morsetti del motore. Il
picco di sovratensione dipende dalla lunghezza del cavo, dal coefficiente di riflessione del carico,
dal dv/dt, e da altri fattori. Raggiunge normalmente valori massimi doppi della Vdc (tensione del bus
in continua dell‟inverter), ma in alcune situazioni particolari il picco può raggiungere valori oltre 3
o 4 volte la Vdc. Studi sul fenomeno hanno rilevato come la lunghezza massima del cavo di
alimentazione per evitare eccessive sovratensioni è pari a 100m per gradienti di tensioni dv/dt di
500V/μs, 50m per gradienti di 1.000V/μs e 5m per gradienti di 10.000 V/μs.[17]
Inoltre le tensioni ai morsetti del motore con alti gradienti dv/dt non si distribuiscono
uniformemente all‟interno dell‟avvolgimento statorico, ma nascono alte cadute di tensioni
principalmente nelle prime spire degli avvolgimenti con la possibilità di forzare eccessivamente e
portare alla rottura l‟isolamento. Ci sono diverse normative internazionali o nazionali che
raccomandano limiti ai gradienti dv/dt e al valore di picco delle tensioni ai morsetti del motore. Si
cita come esempio il limite del gradiente massimo deciso dal Cegelec, per motori di media tensione,
pari a 500V/μs [29].
Aumento delle perdite addizionali nel motore - Aumento del rumore acustico del motore
La tensione PWM analizzata secondo Fourier mostra la presenza della tensione principale e delle
sue armoniche. Le armoniche di tensione che alimentano il motore elettrico generano le armoniche
di corrente corrispondenti.
Si rileva quindi nel motore un aumento delle perdite addizionali (del rame e del ferro) causato dalla
presenza di armoniche nella corrente assorbita. Va comunque notato come il motore elettrico per la
sua natura induttiva limita il valore delle armoniche di corrente.
In alcune installazioni, un secondo effetto negativo della presenza di armoniche nella tensione e
nella corrente è la nascita di vibrazioni nei lamierini del motore, queste causano un aumento del
rumore acustico della macchina.
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